JP3049144B2 - 粒度分布測定装置 - Google Patents
粒度分布測定装置Info
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 242
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 19
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微粒子群に照射された
レーザ光の回折パターンに基づいて、この微粒子群の粒
度分布を測定する粒度分布測定装置に関する。
レーザ光の回折パターンに基づいて、この微粒子群の粒
度分布を測定する粒度分布測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光を例えば自動車の燃料噴霧等の
微粒子群に照射し、この微粒子群により回折されたレー
ザ光の回折パターンの光強度分布に基づいてこの微粒子
群の粒度分布を測定する装置が従来から知られている。
この粒度分布測定装置には、レーザ光源から発せられた
レーザ光を微粒子群に照射する照射光学系と、この微粒
子群により回折されない0次光を除いた回折光を受光す
る円環形状光センサと、微粒子群を通過したレーザ光を
この円環形状光センサに導き、微粒子群による回折パタ
ーンを円環形状光センサの受光面に形成するための受光
光学系とが備えられている。
微粒子群に照射し、この微粒子群により回折されたレー
ザ光の回折パターンの光強度分布に基づいてこの微粒子
群の粒度分布を測定する装置が従来から知られている。
この粒度分布測定装置には、レーザ光源から発せられた
レーザ光を微粒子群に照射する照射光学系と、この微粒
子群により回折されない0次光を除いた回折光を受光す
る円環形状光センサと、微粒子群を通過したレーザ光を
この円環形状光センサに導き、微粒子群による回折パタ
ーンを円環形状光センサの受光面に形成するための受光
光学系とが備えられている。
【0003】この回折パターンは微粒子群により回折さ
れない0次光のスポットを中心とする同心円的なパター
ンであるため、同心の円環形状光センサを用いてその回
折されたレーザ光を受光し、その結果得られた回折パタ
ーンを公知の方法で解析し、粒度分布が求められること
となる。上記粒度分布測定装置において、正確な粒度分
布を求めるためには、受光光学系の光軸上に円環形状光
センサの受光面の中心を配置すると共に、この円環形状
光センサの受光面が受光光学系の焦点面に配置されるこ
とが必要となる。ところが、受光光学系を固定するため
の架台を極めて厳重に製作した場合を除き、妥当なコス
トで製作した場合、受光光学系の光軸がずれることが考
えられ、これにより受光光学系の光軸と円環形状光セン
サの中心とがずれたり、受光光学系の焦点面に円環形状
光センサの受光面が配置されないこととなるおそれがあ
る。このような場合は、回折パターンの中心が円環形状
光センサの中心と一致せず、または受光光学系の焦点面
と円環形状光センサの受光面が受光できないため、正確
な粒度分布が求められない。
れない0次光のスポットを中心とする同心円的なパター
ンであるため、同心の円環形状光センサを用いてその回
折されたレーザ光を受光し、その結果得られた回折パタ
ーンを公知の方法で解析し、粒度分布が求められること
となる。上記粒度分布測定装置において、正確な粒度分
布を求めるためには、受光光学系の光軸上に円環形状光
センサの受光面の中心を配置すると共に、この円環形状
光センサの受光面が受光光学系の焦点面に配置されるこ
とが必要となる。ところが、受光光学系を固定するため
の架台を極めて厳重に製作した場合を除き、妥当なコス
トで製作した場合、受光光学系の光軸がずれることが考
えられ、これにより受光光学系の光軸と円環形状光セン
サの中心とがずれたり、受光光学系の焦点面に円環形状
光センサの受光面が配置されないこととなるおそれがあ
る。このような場合は、回折パターンの中心が円環形状
光センサの中心と一致せず、または受光光学系の焦点面
と円環形状光センサの受光面が受光できないため、正確
な粒度分布が求められない。
【0004】この受光光学系と円環形状光センサとの間
の相対的な位置のずれを調整し、この両者を光学的に正
しい位置に合わせて正確な粒度分布を測定する方法とし
て、上記円環形状光センサの中心部を穿孔し、この穿孔
部の光路上の後方所定位置に配置された光強度検出器に
よって0次光の光強度を測定し、この測定値が最大光強
度を示したときをもって受光光学系と円環形状光センサ
との間の光学的位置の調整が行われたとする方法が提案
されている(特開昭62−100637号公報参照。)
の相対的な位置のずれを調整し、この両者を光学的に正
しい位置に合わせて正確な粒度分布を測定する方法とし
て、上記円環形状光センサの中心部を穿孔し、この穿孔
部の光路上の後方所定位置に配置された光強度検出器に
よって0次光の光強度を測定し、この測定値が最大光強
度を示したときをもって受光光学系と円環形状光センサ
との間の光学的位置の調整が行われたとする方法が提案
されている(特開昭62−100637号公報参照。)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、受光光学系
と円環形状光センサとの間の相対的位置のずれとして
は、正しい光軸に対して直交方向のずれと、光軸方向の
ずれとが考慮されなければならない。光軸に対する直交
方向のずれについて、図7を参照して説明する。図7
は、従来の粒度分布測定装置における、受光光学系と円
環形状光センサとの位置関係を示す模式図である。
と円環形状光センサとの間の相対的位置のずれとして
は、正しい光軸に対して直交方向のずれと、光軸方向の
ずれとが考慮されなければならない。光軸に対する直交
方向のずれについて、図7を参照して説明する。図7
は、従来の粒度分布測定装置における、受光光学系と円
環形状光センサとの位置関係を示す模式図である。
【0006】上記従来技術では、円環形状光センサ10
の穿孔部12を通った0次光は光センサの受光面14に
入射してその光強度が測定され、この光強度が最大のと
きに受光光学系の位置が正しい位置になったと判断され
ている。しかし、同図に示すように、円環形状センサ1
0に対する受光光学系の相対位置が実線で示す正しい位
置16に配置されたときと、受光光学系が正しい位置1
6から相対的に下方にずれたときの位置18(二点鎖線
で示す位置)とでは、受光面14に入射される0次光の
光強度は等しくなり、受光光学系が位置18に配置され
ても受光光学系と円環形状光センサとの間の相対的位置
関係は正しく調整されたものと判断される。このため、
上記従来の装置では受光光学系と円環形状光センサとの
間の高精度な位置合わせは困難であり、したがって、粒
度分布の正確な測定ができないおそれが生じることとな
る。この問題は、穿孔部12の大きさを極めて小さくす
ると共に、円環形状光センサ10の幅(穿孔部12の光
軸20方向の長さ)を無限小にしたときにだけ解決する
ものであるが、この条件を達成することは容易ではな
い。
の穿孔部12を通った0次光は光センサの受光面14に
入射してその光強度が測定され、この光強度が最大のと
きに受光光学系の位置が正しい位置になったと判断され
ている。しかし、同図に示すように、円環形状センサ1
0に対する受光光学系の相対位置が実線で示す正しい位
置16に配置されたときと、受光光学系が正しい位置1
6から相対的に下方にずれたときの位置18(二点鎖線
で示す位置)とでは、受光面14に入射される0次光の
光強度は等しくなり、受光光学系が位置18に配置され
ても受光光学系と円環形状光センサとの間の相対的位置
関係は正しく調整されたものと判断される。このため、
上記従来の装置では受光光学系と円環形状光センサとの
間の高精度な位置合わせは困難であり、したがって、粒
度分布の正確な測定ができないおそれが生じることとな
る。この問題は、穿孔部12の大きさを極めて小さくす
ると共に、円環形状光センサ10の幅(穿孔部12の光
軸20方向の長さ)を無限小にしたときにだけ解決する
ものであるが、この条件を達成することは容易ではな
い。
【0007】なお、円環形状センサ10の幅を無限小に
することに代えて、図8に示すように、円環形状光セン
サ10の穿孔部12側をナイフエッジ状に形成しても上
記問題は解決されるが、受光面14で受光された入射光
の光強度に基づいて判断される受光光学系の位置が、正
しい位置に対してどちらの方向にずれているかというこ
とについては、受光光学系(または、円環形状光セン
サ)を移動させてみないと判断できないという不便があ
る。
することに代えて、図8に示すように、円環形状光セン
サ10の穿孔部12側をナイフエッジ状に形成しても上
記問題は解決されるが、受光面14で受光された入射光
の光強度に基づいて判断される受光光学系の位置が、正
しい位置に対してどちらの方向にずれているかというこ
とについては、受光光学系(または、円環形状光セン
サ)を移動させてみないと判断できないという不便があ
る。
【0008】また受光光学系と円環形状センサ10とが
相対的に光軸方向にずれると、円環形状光センサ10上
に正しい回折パターンが形成されず、粒度分布が正確に
求められないという問題が生じるが、この光軸方向のず
れが生じたときは、受光面14で受光される0次光の像
がぼけるだけであって、受光面14に受光される0次光
の光強度は変化せず、したがって、上記従来の装置で
は、光軸方向のずれは判断できないこととなり、この光
軸方向のずれをなくすためには、光学系を所定位置に極
めて強固に保持する必要があり、装置全体が大型化する
という問題がある。
相対的に光軸方向にずれると、円環形状光センサ10上
に正しい回折パターンが形成されず、粒度分布が正確に
求められないという問題が生じるが、この光軸方向のず
れが生じたときは、受光面14で受光される0次光の像
がぼけるだけであって、受光面14に受光される0次光
の光強度は変化せず、したがって、上記従来の装置で
は、光軸方向のずれは判断できないこととなり、この光
軸方向のずれをなくすためには、光学系を所定位置に極
めて強固に保持する必要があり、装置全体が大型化する
という問題がある。
【0009】本発明は、上記事情に鑑み、受光光学系と
円環形状光センサとの間の相対位置が光学的に正しい位
置からずれたときに、容易かつ正確に正しい位置に調整
することができ、これにより高精度な粒度分布測定を行
うことのできる粒度分布測定装置を提供することを目的
とする。
円環形状光センサとの間の相対位置が光学的に正しい位
置からずれたときに、容易かつ正確に正しい位置に調整
することができ、これにより高精度な粒度分布測定を行
うことのできる粒度分布測定装置を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1の粒度分布測定装置は、光軸と直交する方向の
相対的位置のずれを調整するためのものであり、レーザ
光源と、該レーザ光源から発せられたレーザ光を微粒子
群に照射する照射光学系と、前記微粒子群による、0次
光を除く回折光を受光する第1の光センサと、前記微粒
子群による回折パターンが前記第1の光センサの受光面
に形成されるように前記微粒子群を通過したレーザ光を
前記第1の光センサに導く受光光学系と、前記第1の光
センサにより受光された回折パターンに基づいて前記微
粒子群の粒度分布を求める演算手段とを備えた粒度分布
測定装置において、 (1)所定の原点を中心として角度2π/n(nは3以
上の正の整数)だけ回転する毎に回転前のパターンと一
致するように複数に分割された受光面で前記0次光を受
光する、前記第1の光センサと一体的に移動される第2
の光センサ (2)該第2の光センサの受光面上に、前記第1の光セ
ンサの受光面と同一もしくは共役な平面に形成される前
記0次光のスポットの像を結像させる結像光学系と、前
記受光光学系又は前記第1および第2の光センサを光軸
方向および該光軸と直交する方向に相対的に移動させる
調整機構を備えたことを特徴とするものである。
明の第1の粒度分布測定装置は、光軸と直交する方向の
相対的位置のずれを調整するためのものであり、レーザ
光源と、該レーザ光源から発せられたレーザ光を微粒子
群に照射する照射光学系と、前記微粒子群による、0次
光を除く回折光を受光する第1の光センサと、前記微粒
子群による回折パターンが前記第1の光センサの受光面
に形成されるように前記微粒子群を通過したレーザ光を
前記第1の光センサに導く受光光学系と、前記第1の光
センサにより受光された回折パターンに基づいて前記微
粒子群の粒度分布を求める演算手段とを備えた粒度分布
測定装置において、 (1)所定の原点を中心として角度2π/n(nは3以
上の正の整数)だけ回転する毎に回転前のパターンと一
致するように複数に分割された受光面で前記0次光を受
光する、前記第1の光センサと一体的に移動される第2
の光センサ (2)該第2の光センサの受光面上に、前記第1の光セ
ンサの受光面と同一もしくは共役な平面に形成される前
記0次光のスポットの像を結像させる結像光学系と、前
記受光光学系又は前記第1および第2の光センサを光軸
方向および該光軸と直交する方向に相対的に移動させる
調整機構を備えたことを特徴とするものである。
【0011】また、本発明の第2の粒度分布測定装置
は、光軸方向の相対的位置のずれを調整するためのもの
であり、 (3)所定の原点を中心として同心的に複数に分割され
た受光面を有し、前記第1の光センサと一体的に移動さ
れる第2の光センサ (4)該第2の光センサの受光面上に、前記第1の光セ
ンサの受光面と同一もしくは共役な面に形成される前記
0次光のスポットを結像させる結像光学系 (5)前記受光光学系と前記第1および第2の光センサ
を光軸方向に相対的に移動させる調整機構を備えたこと
を特徴とするものである。
は、光軸方向の相対的位置のずれを調整するためのもの
であり、 (3)所定の原点を中心として同心的に複数に分割され
た受光面を有し、前記第1の光センサと一体的に移動さ
れる第2の光センサ (4)該第2の光センサの受光面上に、前記第1の光セ
ンサの受光面と同一もしくは共役な面に形成される前記
0次光のスポットを結像させる結像光学系 (5)前記受光光学系と前記第1および第2の光センサ
を光軸方向に相対的に移動させる調整機構を備えたこと
を特徴とするものである。
【0012】また本発明の第3の粒度分布測定装置は、
上記第1の粒度分布測定装置と第2の粒度分布測定装置
の双方の特徴を兼ね備え、これにより光軸と交わる方向
と光軸方向との双方のずれを調整可能としたものであ
る。即ち本発明の第3の粒度分布測定装置は、 (6)所定の原点を中心として同心的に複数に分割され
ると共に、該所定の原点を中心として角度2π/n(n
は3以上の正の整数)だけ回転する毎に回転前のパター
ンと一致するように複数に分割された受光面を有しこれ
ら複数の受光面で前記0次光を受光する、前記第1の光
センサと一体的に移動される第2の光センサ (7)該第2の光センサの受光面上に、前記第1の光セ
ンサの受光面と同一もしくは該受光面と共役な面に形成
される前記0次光のスポットを結像させる結像光学系、 (8)前記受光光学系又は前記第1および第2の光セン
サを光軸方向および該光軸と直交する方向に相対的に移
動させる調整機構を備えたことを特徴とするものであ
る。
上記第1の粒度分布測定装置と第2の粒度分布測定装置
の双方の特徴を兼ね備え、これにより光軸と交わる方向
と光軸方向との双方のずれを調整可能としたものであ
る。即ち本発明の第3の粒度分布測定装置は、 (6)所定の原点を中心として同心的に複数に分割され
ると共に、該所定の原点を中心として角度2π/n(n
は3以上の正の整数)だけ回転する毎に回転前のパター
ンと一致するように複数に分割された受光面を有しこれ
ら複数の受光面で前記0次光を受光する、前記第1の光
センサと一体的に移動される第2の光センサ (7)該第2の光センサの受光面上に、前記第1の光セ
ンサの受光面と同一もしくは該受光面と共役な面に形成
される前記0次光のスポットを結像させる結像光学系、 (8)前記受光光学系又は前記第1および第2の光セン
サを光軸方向および該光軸と直交する方向に相対的に移
動させる調整機構を備えたことを特徴とするものであ
る。
【0013】
【作用】上記第1の粒度分布測定装置において、受光光
学系と第1の光センサとが光軸と直交する方向に相対的
にずれたとき、すなわち、受光光学系の光軸と第1の光
センサの受光面の中心とが一致していないときは、第2
の光センサの各受光面で受光される0次光の受光強度が
全ては一致しないため、第2の光センサによる受光信号
を参照しながらこれらの受光強度を一致させるように調
整機構により両者の位置関係を調整することによって、
光軸と直交する方向の相対的ずれを無くすことができ
る。ここで、上下2つのグループに分けたときの受光信
号を参照して上下方向のずれを、左右2つのグループに
分けたときの受光信号を参照して左右のずれを調整でき
るように、上記扇状受光面を、上下または左右のグルー
プに分割できるように、例えば4つに分割することが好
ましい。
学系と第1の光センサとが光軸と直交する方向に相対的
にずれたとき、すなわち、受光光学系の光軸と第1の光
センサの受光面の中心とが一致していないときは、第2
の光センサの各受光面で受光される0次光の受光強度が
全ては一致しないため、第2の光センサによる受光信号
を参照しながらこれらの受光強度を一致させるように調
整機構により両者の位置関係を調整することによって、
光軸と直交する方向の相対的ずれを無くすことができ
る。ここで、上下2つのグループに分けたときの受光信
号を参照して上下方向のずれを、左右2つのグループに
分けたときの受光信号を参照して左右のずれを調整でき
るように、上記扇状受光面を、上下または左右のグルー
プに分割できるように、例えば4つに分割することが好
ましい。
【0014】また上記第2の粒度分布測定装置におい
て、受光光学系と第1の光センサとが光軸方向に相対的
にずれたとき、すなわち、上記受光光学系の焦点面と第
1の光センサの受光面とが一致していないときは、第2
の光センサの受光面における0次光スポットの像の面積
は、一致しているときの面積に比べ拡大する。したがっ
て、同心的に複数に分割された受光面を有する第2の光
センサによる受光信号をモニタしながらその面積を最小
にするように調整機構により両者の位置関係を調整する
ことによって、光軸方向の相対的ずれを無くすことがで
き、受光光学系の焦点面と第1の光センサの受光面とを
一致させることができる。これにより微粒子群の正確な
粒度分布が測定されることとなる。
て、受光光学系と第1の光センサとが光軸方向に相対的
にずれたとき、すなわち、上記受光光学系の焦点面と第
1の光センサの受光面とが一致していないときは、第2
の光センサの受光面における0次光スポットの像の面積
は、一致しているときの面積に比べ拡大する。したがっ
て、同心的に複数に分割された受光面を有する第2の光
センサによる受光信号をモニタしながらその面積を最小
にするように調整機構により両者の位置関係を調整する
ことによって、光軸方向の相対的ずれを無くすことがで
き、受光光学系の焦点面と第1の光センサの受光面とを
一致させることができる。これにより微粒子群の正確な
粒度分布が測定されることとなる。
【0015】また、上記第3の粒度分布測定装置は、上
記第1の粒度分布測定装置と上記第2の粒度分布測定装
置との双方の特徴を備えたものであるため、光軸と直交
する方向、及び光軸方向の双方についてそのずれを調整
することができる。
記第1の粒度分布測定装置と上記第2の粒度分布測定装
置との双方の特徴を備えたものであるため、光軸と直交
する方向、及び光軸方向の双方についてそのずれを調整
することができる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図1は、発明の第1実施例に係る粒度分
布測定装置28の概略構成図である。レーザ光源30か
ら射出されたレーザ光32は、ピンホール板34aを含
む照射光学系34により平行光とされ、粒状分布測定時
には例えば自動車の燃料噴霧等の微粒子群に36照射さ
れる。この微粒子群36に照射されたレーザ光32はそ
の一部が微粒子群36により回折された後、受光レンズ
38により集光され、その一部はビームスプリッタ40
により反射され、例えばCCD等の光センサアレイ42
の受光面に照射される。この光センサ42の出力信号は
演算回路44に入力される。このビームスプリッタ40
及び光センサ42の作用については後述する。
いて説明する。図1は、発明の第1実施例に係る粒度分
布測定装置28の概略構成図である。レーザ光源30か
ら射出されたレーザ光32は、ピンホール板34aを含
む照射光学系34により平行光とされ、粒状分布測定時
には例えば自動車の燃料噴霧等の微粒子群に36照射さ
れる。この微粒子群36に照射されたレーザ光32はそ
の一部が微粒子群36により回折された後、受光レンズ
38により集光され、その一部はビームスプリッタ40
により反射され、例えばCCD等の光センサアレイ42
の受光面に照射される。この光センサ42の出力信号は
演算回路44に入力される。このビームスプリッタ40
及び光センサ42の作用については後述する。
【0017】一方、ビームスプリッタ40を透過したレ
ーザ光は円環形状光センサ46の受光面に照射され、微
粒子群36による回折像のパターンがこの円環形状光セ
ンサ46により受光される。この回折パターンは円環形
状光センサ46により電気信号に変換され、この電気信
号は演算回路44に入力される。この演算回路44で
は、この回折パターンを表す信号に基づいて、微粒子群
36の粒度分布が求められる。
ーザ光は円環形状光センサ46の受光面に照射され、微
粒子群36による回折像のパターンがこの円環形状光セ
ンサ46により受光される。この回折パターンは円環形
状光センサ46により電気信号に変換され、この電気信
号は演算回路44に入力される。この演算回路44で
は、この回折パターンを表す信号に基づいて、微粒子群
36の粒度分布が求められる。
【0018】上記回折パターンは微粒子群36により回
折されない0次光のスポットを中心とした同心的なパタ
ーンであるため、円環形状光センサ46の受光面52の
中心と上記回折パターンの中心とが一致するときにだ
け、正確な粒度分布が求められることとなる。ここで、
本実施例の粒度分布測定装置28には、円環形状光セン
サ46の背後の所定距離隔てた位置に光センサ54が設
けられ、さらに受光レンズ38を光軸方向(矢印A方
向)に移動させる調整機構56が設けられるとともに、
円環形状光センサ46と光センサ58を光軸と垂直な2
方向、即ち矢印B方向及び図1の紙面に垂直な方向に移
動させる調整機構57が設けられている。
折されない0次光のスポットを中心とした同心的なパタ
ーンであるため、円環形状光センサ46の受光面52の
中心と上記回折パターンの中心とが一致するときにだ
け、正確な粒度分布が求められることとなる。ここで、
本実施例の粒度分布測定装置28には、円環形状光セン
サ46の背後の所定距離隔てた位置に光センサ54が設
けられ、さらに受光レンズ38を光軸方向(矢印A方
向)に移動させる調整機構56が設けられるとともに、
円環形状光センサ46と光センサ58を光軸と垂直な2
方向、即ち矢印B方向及び図1の紙面に垂直な方向に移
動させる調整機構57が設けられている。
【0019】この光センサ54の受光面58は、図2に
示すように、外観形状が円形であり互いに中心角が等し
くなるように4等分された扇状の受光面58A、58
B、58C、58Dに分割されている。各受光面58
A、58B、58C、58Dに入射されたレーザ光はそ
れぞれ電気信号に変換され、これらの電気信号はそれぞ
れ個別に演算回路44に入力される。
示すように、外観形状が円形であり互いに中心角が等し
くなるように4等分された扇状の受光面58A、58
B、58C、58Dに分割されている。各受光面58
A、58B、58C、58Dに入射されたレーザ光はそ
れぞれ電気信号に変換され、これらの電気信号はそれぞ
れ個別に演算回路44に入力される。
【0020】受光面52の中心50と光軸48とが一致
するときは、各受光面58A、58B、58C、58D
には破線60で示すように互いに等しい光量の0次光が
入射される。したがって、演算回路44には各受光面か
らそれぞれ等しい光量を示す電気信号が入力され、受光
面52の中心50が光軸48上に置かれていると判断さ
れる。
するときは、各受光面58A、58B、58C、58D
には破線60で示すように互いに等しい光量の0次光が
入射される。したがって、演算回路44には各受光面か
らそれぞれ等しい光量を示す電気信号が入力され、受光
面52の中心50が光軸48上に置かれていると判断さ
れる。
【0021】受光面52の中心50が光軸48上に置か
れていないとき、光センサ54の各受光面58A、58
B、58C、58Dには、例えば図2に1点鎖線62で
示すように互いに異なる光量の0次光が入射される。し
たがって、演算回路44には各受光面から互いに異なる
光量を示す電気信号が入力され、受光面52の中心50
が光軸48上に置かれていないと判断される。受光面5
8Aと58Dとの光量の和と、受光面58Bと58Cと
の光量の和とを比較することにより上下方向のずれが判
断され、受光面58Aと58Bとの光量の和と、受光面
58Cと58Dとの光量の和とを比較することにより左
右方向のずれが判断されることとなる。その判断結果を
示す信号は調整機構57に入力され、受光面52の中心
50が光軸48上に配置されるように光センサ46,5
4が矢印B方向及び図1の紙面に垂直な方向に移動され
る。尚、本実施例では受光面58を4等分したが、受光
面58を3等分以上に分割した光センサ54を備えるこ
とにより、光軸に垂直な2方向のずれが判断されること
となる。
れていないとき、光センサ54の各受光面58A、58
B、58C、58Dには、例えば図2に1点鎖線62で
示すように互いに異なる光量の0次光が入射される。し
たがって、演算回路44には各受光面から互いに異なる
光量を示す電気信号が入力され、受光面52の中心50
が光軸48上に置かれていないと判断される。受光面5
8Aと58Dとの光量の和と、受光面58Bと58Cと
の光量の和とを比較することにより上下方向のずれが判
断され、受光面58Aと58Bとの光量の和と、受光面
58Cと58Dとの光量の和とを比較することにより左
右方向のずれが判断されることとなる。その判断結果を
示す信号は調整機構57に入力され、受光面52の中心
50が光軸48上に配置されるように光センサ46,5
4が矢印B方向及び図1の紙面に垂直な方向に移動され
る。尚、本実施例では受光面58を4等分したが、受光
面58を3等分以上に分割した光センサ54を備えるこ
とにより、光軸に垂直な2方向のずれが判断されること
となる。
【0022】上記受光面58A、58B、58C、58
Dからの信号により円環形状光センサ46の受光面52
の中心50が光軸48上に置かれているかもしくは光軸
と垂直な方向にずれているかは判断されるが、この方法
では受光レンズ38の焦点面に円環形状光センサ46の
受光面52が配置されているか否かは判断できない。そ
こで、本実施例では、円環形状光センサ46の受光面5
2が受光レンズ38の焦光面にあるか否かは、ビームス
プリッタ40および光センサアレイ42等により検出さ
れる。この光センサアレイ42は一次元の光センサアレ
イ、例えばCCD光センサ等であり、この光センサアレ
イ42の受光面66は円環形状光センサ46の受光面5
2との共役な位置に配置されている。このため、円環形
状センサ46の受光面52がレンズ38の焦光面と一致
していないときは、受光面52の中心50には広がった
0次光の像が形成され、受光面66にも同様に0次光の
広がった像が形成されることになる。
Dからの信号により円環形状光センサ46の受光面52
の中心50が光軸48上に置かれているかもしくは光軸
と垂直な方向にずれているかは判断されるが、この方法
では受光レンズ38の焦点面に円環形状光センサ46の
受光面52が配置されているか否かは判断できない。そ
こで、本実施例では、円環形状光センサ46の受光面5
2が受光レンズ38の焦光面にあるか否かは、ビームス
プリッタ40および光センサアレイ42等により検出さ
れる。この光センサアレイ42は一次元の光センサアレ
イ、例えばCCD光センサ等であり、この光センサアレ
イ42の受光面66は円環形状光センサ46の受光面5
2との共役な位置に配置されている。このため、円環形
状センサ46の受光面52がレンズ38の焦光面と一致
していないときは、受光面52の中心50には広がった
0次光の像が形成され、受光面66にも同様に0次光の
広がった像が形成されることになる。
【0023】そこで受光レンズ38を、例えば移動可能
範囲内の図1の最も左方に置き、調整機構56により受
光レンズ38を右方に移動させながら、演算回路44に
おいて、図3に示すように、I(r)の最大値と最小値
との差ΔDが順次演算され、それが最大値ΔDmaxと
なる受光レンズ38の位置が記憶される。その後、調整
機構56により受光レンズ38がその記憶された位置に
移動され、これにより円環形状光センサ46の受光面5
2と受光レンズ38の焦点面とが一致することとなる。
範囲内の図1の最も左方に置き、調整機構56により受
光レンズ38を右方に移動させながら、演算回路44に
おいて、図3に示すように、I(r)の最大値と最小値
との差ΔDが順次演算され、それが最大値ΔDmaxと
なる受光レンズ38の位置が記憶される。その後、調整
機構56により受光レンズ38がその記憶された位置に
移動され、これにより円環形状光センサ46の受光面5
2と受光レンズ38の焦点面とが一致することとなる。
【0024】上記2つの操作により、円環形状光センサ
46の受光面52の中心50が光軸48上に置かれると
共に、受光面52とレンズ38の焦点面とが一致するた
め、正確な粒度分布が求められることとなる。本実施例
では、受光レンズ38の移動を自動的に行う構成とした
が、演算回路44で行われる演算結果を例えばCRT7
2などに表示させ、作業者がこの結果を見ながら手動で
受光レンズ38の位置の調整を行うように構成してもよ
い。ここで受光レンズ38と円環形状光センサ46との
相対的な位置ずれが光軸と直角な方向に限定されるとき
は、受光レンズ38の調整機構58そのものが不要であ
ることはいうまでもない。また光センサ46,54の位
置調整についても同様である。
46の受光面52の中心50が光軸48上に置かれると
共に、受光面52とレンズ38の焦点面とが一致するた
め、正確な粒度分布が求められることとなる。本実施例
では、受光レンズ38の移動を自動的に行う構成とした
が、演算回路44で行われる演算結果を例えばCRT7
2などに表示させ、作業者がこの結果を見ながら手動で
受光レンズ38の位置の調整を行うように構成してもよ
い。ここで受光レンズ38と円環形状光センサ46との
相対的な位置ずれが光軸と直角な方向に限定されるとき
は、受光レンズ38の調整機構58そのものが不要であ
ることはいうまでもない。また光センサ46,54の位
置調整についても同様である。
【0025】以上のようにして光学系が調整されると、
例えば自動車の燃料が噴霧され、その燃料噴霧の粒度分
布が求められるが、このとき光センサ54により0次光
の光量がモニタされ、この光量が所定値以下となったと
きは、燃料噴霧が濃すぎて多重散乱が生じ、したがって
測定結果に大きな誤差を含む旨作業者に知らせる。これ
により正確な測定を行なうことができる。
例えば自動車の燃料が噴霧され、その燃料噴霧の粒度分
布が求められるが、このとき光センサ54により0次光
の光量がモニタされ、この光量が所定値以下となったと
きは、燃料噴霧が濃すぎて多重散乱が生じ、したがって
測定結果に大きな誤差を含む旨作業者に知らせる。これ
により正確な測定を行なうことができる。
【0026】次に本発明の第2実施例を図4及び図5を
参照して説明する。本実施例の粒度分布測定装置80の
構成要素のうち、第1実施例の粒度分布測定装置28の
構成要素と共通するものは同じ参照符号で示し、その説
明は省略する。本実施例の粒度分布測定装置80は、円
環形状光センサ46の背後の所定位置に結像レンズ82
および光センサ84が設けられ、結像レンズ82により
円環形状光センサ46の受光面と同一面上の0次光のス
ポットが光センサ84の受光面86に結像されるように
構成されている。この光センサ84の受光面86は、図
5に示すように、同心的に分割された複数の受光面を有
している。各受光面86A〜86Cに入射されたレーザ
光はそれぞれ電気信号に変換され、これらの電気信号は
それぞれ個別に演算回路44に入力される。
参照して説明する。本実施例の粒度分布測定装置80の
構成要素のうち、第1実施例の粒度分布測定装置28の
構成要素と共通するものは同じ参照符号で示し、その説
明は省略する。本実施例の粒度分布測定装置80は、円
環形状光センサ46の背後の所定位置に結像レンズ82
および光センサ84が設けられ、結像レンズ82により
円環形状光センサ46の受光面と同一面上の0次光のス
ポットが光センサ84の受光面86に結像されるように
構成されている。この光センサ84の受光面86は、図
5に示すように、同心的に分割された複数の受光面を有
している。各受光面86A〜86Cに入射されたレーザ
光はそれぞれ電気信号に変換され、これらの電気信号は
それぞれ個別に演算回路44に入力される。
【0027】円環形状光センサ46の受光面52が受光
レンズ38の焦光面と合致しているときは、光センサ8
4の受光面に結像された0次光のスポットは、図5に破
線90で示すように中心の受光面86Aの全面とその周
囲の受光面86Bの一部に結像されており、円環状光セ
ンサ46の受光面52がレンズ38の焦光面からずれて
いるときは、図5に1点鎖線92で示すようにそのスポ
ット径が広がった状態となる。光センサ84の各受光面
86A,86B,86Cに照射された光量を表わす信号
は演算回路44を経由してCRT72に各信号が出力さ
れる。作業者は、この各信号値を見て、例えば受光面8
6Bにおける受光光量が最小となるように、調整機構
(図示せず)を手動操作して受光レンズ38を矢印A方
向に移動させる。これにより受光レンズ38の焦点面と
光センサ46の受光面とを一致させることができる。
レンズ38の焦光面と合致しているときは、光センサ8
4の受光面に結像された0次光のスポットは、図5に破
線90で示すように中心の受光面86Aの全面とその周
囲の受光面86Bの一部に結像されており、円環状光セ
ンサ46の受光面52がレンズ38の焦光面からずれて
いるときは、図5に1点鎖線92で示すようにそのスポ
ット径が広がった状態となる。光センサ84の各受光面
86A,86B,86Cに照射された光量を表わす信号
は演算回路44を経由してCRT72に各信号が出力さ
れる。作業者は、この各信号値を見て、例えば受光面8
6Bにおける受光光量が最小となるように、調整機構
(図示せず)を手動操作して受光レンズ38を矢印A方
向に移動させる。これにより受光レンズ38の焦点面と
光センサ46の受光面とを一致させることができる。
【0028】尚、レンズ38を移動する調整機構を備え
ることに代え、光センサ46,84及び結像レンズ82
を一体的に光軸に沿って移動させる調整機構を備えても
よい。この第2実施例では、光軸のずれの調整を行なう
機構を備えた実施例であるが、この第2実施例における
光センサ84(図5参照)に代え、図6に示すような、
同心円環状に分解されるとともに扇状にも分割された多
数の受光面98A〜98Lを有する光センサ98を配置
し、また、例えば光センサ46,結像レンズ82,及び
光センサ84に代えて配置された光センサ98を一体的
に光軸方向及び光軸と直角な2方向に移動させる3次元
調整機構を備え、光軸方向のずれ、及び光軸と直角方向
のずれの双方を調整することができるように構成しても
よい。
ることに代え、光センサ46,84及び結像レンズ82
を一体的に光軸に沿って移動させる調整機構を備えても
よい。この第2実施例では、光軸のずれの調整を行なう
機構を備えた実施例であるが、この第2実施例における
光センサ84(図5参照)に代え、図6に示すような、
同心円環状に分解されるとともに扇状にも分割された多
数の受光面98A〜98Lを有する光センサ98を配置
し、また、例えば光センサ46,結像レンズ82,及び
光センサ84に代えて配置された光センサ98を一体的
に光軸方向及び光軸と直角な2方向に移動させる3次元
調整機構を備え、光軸方向のずれ、及び光軸と直角方向
のずれの双方を調整することができるように構成しても
よい。
【0029】また、上記各実施例では円環形状光センサ
46の背後に光学系調整用の光センサ54,84,90
を配置したが、円環形状光センサ46と同一平面上の中
心部にその光センサを配置してもよい。この場合、この
光センサは、円環形状センサ46の基板と同一の基板上
に形成されていてもよい。
46の背後に光学系調整用の光センサ54,84,90
を配置したが、円環形状光センサ46と同一平面上の中
心部にその光センサを配置してもよい。この場合、この
光センサは、円環形状センサ46の基板と同一の基板上
に形成されていてもよい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の粒
度分布測定装置は、所定の原点を中心として角度2π/
n(nは3以上の正の整数)だけ回転する毎に回転前の
パターンと一致するように複数に分割された受光面を有
しこれら複数の受光面で前記0次光を受光する、第1の
光センサと一体的に移動される第2の光センサと、受光
光学系又は第1および第2の光センサを光軸と直交する
方向に相対的に移動させる調整機構とを備えたため、受
光光学系と円環形状光センサとの相対位置が光軸と直交
する方向にずれた場合にこれを容易かつ正確に調整する
ことができる。
度分布測定装置は、所定の原点を中心として角度2π/
n(nは3以上の正の整数)だけ回転する毎に回転前の
パターンと一致するように複数に分割された受光面を有
しこれら複数の受光面で前記0次光を受光する、第1の
光センサと一体的に移動される第2の光センサと、受光
光学系又は第1および第2の光センサを光軸と直交する
方向に相対的に移動させる調整機構とを備えたため、受
光光学系と円環形状光センサとの相対位置が光軸と直交
する方向にずれた場合にこれを容易かつ正確に調整する
ことができる。
【0031】また本発明の第2の粒度分布測定装置は、
所定の原点を中心として同心的に複数に分割された受光
面を有し第1の光センサと一体的に移動される第2の光
センサと、第2の光センサの受光面上に、第1の光セン
サの受光面と同一もしくは該受光面と共役な面に形成さ
れる0次光を結像させる結像光学系と、受光光学系又は
第1および第2の光センサを光軸方向に相対的に移動さ
せる調整機構とを備えたため、受光光学系と円環形状光
センサとの相対位置が光軸に沿う方向にずれた場合に、
これを容易かつ正確に調整することができる。
所定の原点を中心として同心的に複数に分割された受光
面を有し第1の光センサと一体的に移動される第2の光
センサと、第2の光センサの受光面上に、第1の光セン
サの受光面と同一もしくは該受光面と共役な面に形成さ
れる0次光を結像させる結像光学系と、受光光学系又は
第1および第2の光センサを光軸方向に相対的に移動さ
せる調整機構とを備えたため、受光光学系と円環形状光
センサとの相対位置が光軸に沿う方向にずれた場合に、
これを容易かつ正確に調整することができる。
【0032】さらに、本発明の第3の粒度分布測定装置
は、上記第1および第2の粒度分布測定装置の双方の特
徴を備えたものであるため、受光光学系と円環形状光セ
ンサとの相対的な3次元的なずれを容易かつ正確に調整
することができる。
は、上記第1および第2の粒度分布測定装置の双方の特
徴を備えたものであるため、受光光学系と円環形状光セ
ンサとの相対的な3次元的なずれを容易かつ正確に調整
することができる。
【図1】本発明の第1実施例に係る粒度分布測定装置を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る粒度分布測定装置の
第2の光センサの受光面を示す図である。
第2の光センサの受光面を示す図である。
【図3】ビームスプリッタで反射されたレーザ光が光セ
ンサに入射したときの強度分布を示すグラフである。
ンサに入射したときの強度分布を示すグラフである。
【図4】本発明の第2実施例に係る粒度分布測定装置を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図5】本発明の第2実施例に係る粒度分布測定装置の
第2の光センサの受光面を示す図である。
第2の光センサの受光面を示す図である。
【図6】本発明の粒度分布測定装置の第2の光センサの
他の例を示す図である。
他の例を示す図である。
【図7】従来の粒度分布測定装置における、受光光学系
と円環形状光センサとの位置関係を示す模式図である。
と円環形状光センサとの位置関係を示す模式図である。
【図8】円環形状光センサの穿孔部側をナイフエッジ状
に形成した状態を示す図である。
に形成した状態を示す図である。
28、80 粒度分布測定装置 30 レーザ光源 32 レーザ光 34 照射光学系 36 微粒子群 38 受光レンズ 40 ビームスプリッタ 42 光センサアレイ 54、84、90 光センサ(第2の光センサ) 46 円環形状光センサ(第1の光センサ) 56、57 調整機構 82 結像レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 15/02
Claims (3)
- 【請求項1】 レーザ光源と、該レーザ光源から発せら
れたレーザ光を微粒子群に照射する照射光学系と、前記
微粒子群による、0次光を除く回折光を受光する第1の
光センサと、前記微粒子群による回折パターンが前記第
1の光センサの受光面に形成されるように前記微粒子群
を通過したレーザ光を前記第1の光センサに導く受光光
学系と、前記第1の光センサにより受光された回折パタ
ーンに基づいて前記微粒子群の粒度分布を求める演算手
段とを備えた粒度分布測定装置において、 所定の原点を中心として角度2π/n(nは3以上の正
の整数)だけ回転する毎に回転前のパターンと一致する
ように複数に分割された受光面を有しこれら複数の受光
面で前記0次光を受光する、前記第1の光センサと一体
的に移動される第2の光センサと、前記受光光学系又は
前記第1および第2の光センサを光軸と直交する方向に
相対的に移動させる調整機構とを備えたことを特徴とす
る粒度分布測定装置。 - 【請求項2】 レーザ光源と、該レーザ光源から発せら
れたレーザ光を微粒子群に照射する照射光学系と、前記
微粒子群による、0次光を除く回折光を受光する第1の
光センサと、前記微粒子群による回折パターンが前記第
1の光センサの受光面に形成されるように前記微粒子群
を通過したレーザ光を前記第1の光センサに導く受光光
学系と、前記第1の光センサにより受光された回折パタ
ーンに基づいて前記微粒子群の粒度分布を求める演算手
段とを備えた粒度分布測定装置において、 所定の原点を中心として同心的に複数に分割された受光
面を有し、前記第1の光センサと一体的に移動される第
2の光センサと、前記第2の光センサの受光面上に、前
記第1の光センサの受光面と同一もしくは該受光面と共
役平面に形成される前記0次光を結像させる結像光学系
と、前記受光光学系又は前記第1および第2の光センサ
を光軸方向に相対的に移動させる調整機構とを備えたこ
とを特徴とする粒度分布測定装置。 - 【請求項3】 レーザ光源と、該レーザ光源から発せら
れたレーザ光を微粒子群に照射する照射光学系と、前記
微粒子群による、0次光を除く回折光を受光する第1の
光センサと、前記微粒子群による回折パターンが前記第
1の光センサの受光面に形成されるように前記微粒子群
を通過したレーザ光を前記第1の光センサに導く受光光
学系と、前記第1の光センサにより受光された回折パタ
ーンに基づいて前記微粒子群の粒度分布を求める演算手
段とを備えた粒度分布測定装置において、 所定の原点を中心として同心的に複数に分割されると共
に、該所定の原点を中心として角度2π/n(nは3以
上の正の整数)だけ回転する毎に回転前のパターンと一
致するように複数に分割された受光面を有しこれら複数
の受光面で前記0次光を受光する、前記第1の光センサ
と一体的に移動される第2の光センサと、 該第2の光センサの受光面上に、前記第1の光センサの
受光面と同一もしくは該受光面と共役な面に形成される
前記0次光のスポットを結像させる結像光学系と、 前記受光光学系又は前記第1および第2の光センサを光
軸方向及び該光軸と直交する方向に相対的に移動させる
調整機構とを備えたことを特徴とする粒度分布測定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4022259A JP3049144B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 粒度分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4022259A JP3049144B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 粒度分布測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05215662A JPH05215662A (ja) | 1993-08-24 |
JP3049144B2 true JP3049144B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=12077778
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---|---|---|---|
JP4022259A Expired - Fee Related JP3049144B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 粒度分布測定装置 |
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WO2005091970A2 (en) * | 2004-03-06 | 2005-10-06 | Michael Trainer | Methods and apparatus for determining the size and shape of particles |
JP2009063312A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定装置 |
ITFI20080095A1 (it) * | 2008-05-15 | 2009-11-16 | Oglio Giorgio Dall | Metodo e dispositivo di compensazione per segnali di luce di scattering generati da interazione di luce con particelle o cellule biologiche in movimento in correnti fluide come nella citometria a flusso. |
US8094299B2 (en) * | 2008-07-24 | 2012-01-10 | Beckman Coulter, Inc. | Transducer module |
CN114659948B (zh) * | 2022-03-17 | 2023-10-13 | 江苏安环职业健康技术服务有限公司 | 一种作业场所金属粉尘检测*** |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP4022259A patent/JP3049144B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05215662A (ja) | 1993-08-24 |
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